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普通物理习题册下答案

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  • 卖家[上传人]:jiups****uk12
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    • 1、 第9 单元 静电场(一)一 选择题 C 1 .一带电体可作为点电荷处理的条件是(A)电荷必须呈球形分布。(B)带电体的线度很小。(C)带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计。(D)电量很小。 C 2已知一高斯面所包围的体积内电量代数和=0,则可肯定:(A)高斯面上各点场强均为零。(B)穿过高斯面上每一面元的电通量均为零。(C)穿过整个高斯面的电通量为零。(D)以上说法都不对。 D 3两个同心均匀带电球面,半径分别为Ra 和Rb ( Ra Rb ) ,所带电量分别为Qa 和Qb,设某点与球心相距r, 当Ra r 0)及-2,如图所示,试写出各区域的电场强度。区的大小 , 方向 向右 。 区的大小 , 方向 向右 。 区的大小 , 方向 向左 。 4如图所示,一点电荷q位于正立方体的A角上,则通过侧面abcd的电通量= 。 5真空中一半径为R的均匀带电球面,总电量为Q(Q 0)。今在球面上挖去非常小块的面积S(连同电荷),且假设不影响原来的电荷分布,则挖去S后球心处电场强度的大小E 。 其方向为由球心O点指向 6.把一个均匀带电量+Q的球形肥皂泡由半径 吹胀到 ,则半径为R( 的高斯球

      2、面上任一点的场强大小E由_变为_0_.三 计算题 1一段半径为a的细圆弧,对圆心的张角为0,其上均匀分布有正电荷 q,如图所示,试以a, q, 0表示出圆心O处的电场强度。 解:建立如图坐标系,在细圆弧上取电荷元, 电荷元视为点电荷,它在圆心处产生的场强大小为: 方向如图所示。将分解,由对称性分析可知, 圆心O处的电场强度 2.有一无限长均匀带正电的细棒L,电荷线密度为,在它旁边放一均匀带电的细棒AB,长为l,电荷线密度也为,且AB与L垂直共面,A端距L为a,如图所示。求AB所受的电场力。 解:在棒AB上选线元dx, 其上所带电量为 无限长带电棒L在电荷元处产生的电场强度为 则电荷元所受的电场力为3.一半径为 R 的带电球体,其电荷体密度为 求:(1) 带电体的总电量; (2) 球内、外各点的电场强度。 解: (1) 如何选择 dV ? 其原则是在 dV 内, 可以认为是均匀的。由于题目所给带电球体的 具有球对称性,半径相同的地方 即相同,因此,我们选半径为 r ,厚度为 dr 的很薄的一层球壳作为体积元,于是 所以 (2) 球面对称的电荷分布产生的场也具有球对称性,所以为求球面任一点

      3、的电场,在球内做一半径为 r 的球形高斯面,如右图所示,由高斯定理,由于高斯面上 E 的大小处处相等,所以 对于球面外任一点,过该点,选一半径为 r 的同心球面,如右图所示,则由高斯定理 得 方向沿半径向外 第10 单元 静电场(二)一 选择题 D 1关于静电场中某点电势值的正负,下列说法中正确的是:(A)电势值的正负取决于置于该点的试验电荷的正负(B)电势值的正负取决于电场力对试验电荷作功的正负(C)电势值的正负取决于产生电场的电荷的正负(D)电势值的正负取决于电势零点的选取 B 2. 在边长为a的正方体中心处放置一电量为Q的点电荷,设无穷远处为电势零点,则在一个侧面的中心处的电势为: (A) (B) (C) (D) C 3. 静电场中某点电势的数值等于 (A)试验电荷置于该点时具有的电势能。(B)单位试验电荷置于该点时具有的电势能。(C)单位正电荷置于该点时具有的电势能。(D)把单位正电荷从该点移到电势零点外力所作的功。 C 4. 关于电场强度与电势之间的关系,下列说法中,哪一种是正确的? (A)在电场中,场强为零的点,电势必为零。(B)在电场中,电势为零的点,电场强度必为零。(C

      4、)在电势不变的空间,场强处处为零。(D)在场强不变的空间,电势处处为零。 B 5真空中一半径为R的球面均匀带电Q,在球心O处有一带电量为q的点电荷,如图所示,设无穷远处为电势零点,则在球内离球心O距离为r的P点处的电势为 : (A) (B)(C) (D) C 6在带电量为-Q的点电荷A的静电场中,将另一带电量为q的点电荷B从a点移到b点, a、b两点距离点电荷A的距离分别为r1 和r2 ,如图所示,则移动过程中电场力做的功为 (A) (B) (C) (D) 二 填空题1.静电场中某点的电势,其数值等于_单位正电荷置于该点的电势能_或_单位正电荷从该点移到电势零点处电场力作的功。2.在电量为q的点电荷的静电场中,若选取与点电荷距离为 的一点为电势零点,则与点电荷距离为r处的电势U= 。3一质量为m、电量为q的小球,在电场力作用下,从电势为U的a点,移动到电势为零的b点,若已知小球在b点的速率为Vb , 则小球在a点的速率Va 。 三 计算题 1真空中一均匀带电细直杆,长度为2a,总电量为+Q,沿Ox轴固定放置(如图),一运动粒子质量m、带有电量q,在经过x轴上的C点时,速率为V,试求:(

      5、1)粒子经过x轴上的C点时,它与带电杆之间的相互作用电势能(设无穷远处为电势零点);(2)粒子在电场力的作用下运动到无穷远处的速率(设远小于光速)。解:(1)在杆上x处取线元d x,带电量为:(视为点电荷)它在C点产生的电势C点的总电势为:带电粒子在C点的电势能为:(2) 由能量转换关系可得:得粒子在无限远处的速率为:2图示为一个均匀带电的球层,其电荷体密度为,球层内表面半径为R 1 ,外表面半径为 R 2 , 设无穷远处为电势零点,求空腔内任一点的电势。解:在球层中取半径为r,厚为d r的同心薄球壳,带电量为:它在球心处产生的电势为:整个带电球层在O点产生的电势为:空腔内场强,为等势区,所以腔内任意一点的电势为:第11 单元 静电场中的导体和电介质一 选择题 C 1. 如图所示,一封闭的导体壳A内有两个导体B和C。A、C不带电,B带正电,则A、B、C三导体的电势UA、UB、UC的大小关系是 (A) (B) (C) (D) D 2. 一个未带电的空腔导体球壳内半径为R。在腔内离球心的距离为d处 (d R) 固定一电量为q的点电荷,用导线把球壳接地后,再把地线撤去,选无穷远处为电势零点,

      6、则球心O处的电势为 (A) 0 (B) (C) (D) A 3. 将一空气平行板电容器接到电源上充电到一定电压后,断开电源。再将一块与极板面积相同的金属板平行地插入两极板之间,则由于金属板的插入及其所放位置的不同,对电容器储能的影响为:金 属 板(A) 储能减少,但与金属板位置无关 (B) 储能减少,但与金属板位置有关(C) 储能增加,但与金属板位置无关(D) 储能增加,但与金属板位置有关 C 4. C1和C2两空气电容器并联以后接电源充电,在电源保持联接的情况下,在C1中插入一电介质板,则 (A) C1极板上电量增加,C2极板上电量减少(B) C1极板上电量减少,C2极板上电量增加(C) C1极板上电量增加,C2极板上电量不变 (D) C1极板上电量减少,C2极板上电量不变二 填空题1. 已知一平行板电容器,极板面积为s,两板间隔为d,其中充满空气,当两极板上加电压U时,忽略边缘效应,两极板间的相互作用力F= 。E0EE2. 一平行板电容器,上极板带正电,下极板带负电,其间充满相对电容率为=2的各向同性的均匀电介质,如图所示。在图上大致画出电介质内任一点P处自由电荷产生的场强,束缚电荷产生的场强和总场强。3. 一平行板电容器,两板间充满各向同性均匀电介质,已知相对电容率为,若极板上的自由电荷面密度为,则介质中电位移的大小D=,电场强度的大小E=_。4. 一个平行板电容器的电容值C=100pF,面积S=100cm,两板间充以相对电容率为=6的云母片,当把它接到50V的电源上时,云母中电场强度的大小E=V/m,金属板上的自

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